15
Литература
1.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа
Electronics Workbench и ее применение. М.: СОЛОН-Р, 2001.
2.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебник для вузов
–М.: Высш. шк., 2000.
________________
Лабораторная работа 3
ИССЛЕДОВАНИЕ СИГНАЛОВ С АМПЛИТУДНОЙ И ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Цель работы
Целью работы является исследование спектров модулированных сигналов – на примере сигналов с амплитудной и частотной однотональной модуляции с различными значениями глубины модуляции – коэффициента модуляции (для АМ сигнала) и индекса модуляции (для ЧМ/ФМ сигналов). Получение и анализ фурье-спектров сигналов проводится средствами пакета EWB –«Анализатор спектра».
Задание 1
Исследование сигналов с амплитудной модуляцией
1.1. Соберите схему из двух элементов EWB – источника однотонального АМ сигнала (AM Source) и осциллографа (Oscilloscope) вместе с зазем-
лением (Ground).
Рис. 3.1. Схема соединения источника АМ-сигнала и осциллографа.
16
1.2. Параметры АМ сигналов задаются в диалоговом окне элемента AM Source (диалоговое окно раскрывается по двойному щелчку на элементе). Диалоговое окно AM Source содержит следующие параметры
Carrier amplitude (VC) |
– амплитуда несущего сигнала |
Carrier frequency (FC) |
– частота несущего сигнала |
Modulation index (M) |
– коэффициент модуляции |
Modulation frequency (FM) |
– частота огибающей однотональной модуля- |
|
ции (частота модулирующего сигнала) |
Для значений параметров источника АМ сигналов, заданных по умолчанию (частота несущей 1000 Гц, частота модулирующего сигнала 100 Гц, амплитуда несущей 1 В, коэффициент модуляции M = 1), просмотрите сигнал на осциллографе.
1.3. Задайте параметр M источника АМ сигналов для значений коэффициента модуляции, приведенных в следующей таблице 3.1
Таблица 3.1
Коэффициент модуляции АМ сигнала, M
0.0001 (≈0)
0.5
1
2
Зарисуйте в тетрадь полученные четыре осциллограммы АМ сигналов в одном масштабе. Рядом на рисунках осциллограмм отметьте метки делений дисплея осциллографа с указанием цены деления.
1.4. С помощью Анализатора спектра EWB получите четыре спектра АМ сигналов для 4-х значений коэффициента модуляции M, приведенных в таблице 3.1. Анализатор спектра EWB вызывается командой “Analysis / Fourier…” (порядок получения спектров см. Лабораторную работу 2).
При получении спектра в диалоговом окне Анализатора спектра “Fourier Analysis” необходимо задать параметр “Fundamental Frequency” основная
17
частота при построении спектра (дискрет по частоте). Параметр “Number of harmonics” (число гармоник) задайте равным 20.
Зарисуйте полученные четыре спектра в тетрадь друг под другом в одном масштабе по оси частот и оси амплитуд.
1.5. Сравните полученные осциллограммы и спектры АМ сигналов с различной глубиной модуляции. Объясните полученные результаты и запишите выводы в тетрадь.
Задание 2
Исследование сигналов с частотной модуляцией
2.1.Замените на схеме источник АМ сигнала на источник FM сигнала (сигнал с частотной модуляцией).
2.2.Задайте параметр M источника FM сигналов для значений индекса модуляции, приведенных в следующей таблице 3.2
Таблица 3.2
Индекс модуляции FM сигнала, M
0.0001 (≈0)
0.1
1
5
Зарисуйте полученные четыре осциллограммы FМ сигналов в тетрадь в одном масштабе.
2.3.С помощью Анализатора спектра EWB получите четыре спектра FМ сигналов для 4-х значений индекса модуляции M, приведенных в таблице
3.2.Зарисуйте полученные четыре спектра в тетрадь друг под другом в одном масштабе по оси частот и оси амплитуд.
2.4.Сравните полученные осциллограммы, спектры FМ сигналов и спектры АМ сигналов. Объясните полученные результаты и запишите выводы в тетрадь.
18
Задание 3
Сигналы с балансной модуляцией
3.1. С помощью стандартного библиотечного элемента Умножитель (элемент Multiplier из группы элементов Controls) и двух источников синусоидального напряжения AC Voltage Source (из стандартного набора элементов EWB) получите сигнал с балансной однотональной модуляцией. Для этого на один вход Умножителя следует подать сигнал с частотой несущей (1000 Гц), а на второй вход – модулирующий сигнал с частотой огибающей (100 Гц). Значение параметра Amplitude обоих источников задайте равной 0.707 В (в этом случае амплитуда сигналов будет равной 1 В, поскольку значение параметра Amplitude источника напряжения AC Voltage Source соответствует действующему значению переменного напряжения, которое, как известно, меньше максимального в 
2 раза).
Просмотрите сигнал на осциллографе. Зарисуйте осциллограмму сигнала в тетрадь. Найдите на осциллограмме момент смены фазы сигнала на
180°.
3.2.Получите спектр сигнала с балансной модуляцией. Убедитесь, что
вспектре сигнала действительно отсутствует гармоника с частотой несущей. Для получения спектра сигнала необходимо иметь в виду следующее. В диалоговом окне Анализатора спектра “Fourier Analysis” в поле “Analysis” имеется опция “Nodes” – номер узловой точки. В этом поле следует указать номер узловой точки, соответствующей сигналу на выходе Умножителя. По умолчанию номера узловых точек на схеме не отображаются. Поэтому для отображения номеров узловых точек необходимо дать команду “Circuit/Schematic Options…” и установить флажок в строке “Show nodes”. После этого номера узловых точек будут отображаться на схеме (если сбросить этот флажок, номера узловых точек перестанут отображаться на схеме).
3.3.Проведите преобразование сигнала с балансной модуляцией в обычный АМ сигнал (с глубиной модуляции M = 1). Это преобразование можно осуществить простым добавлением к модулированному сигналу с балансной модуляцией дополнительного синусоидального сигнала с частотой несущей. Суммирование обоих сигналов производится с помощью сумматора
– стандартный элемент Tree-Way Voltage Summer («трех-входовый сумматор напряжения») из группы элементов Controls.
3.4.Зарисуйте друг под другом две осциллограммы:
1) исходный сигнал балансной модуляции;